Ventajas y desventajas de la ductilidad del aluminio

La ductilidad de un material se refiere a su capacidad para sufrir una gran cantidad de deformación inelástica hasta romperse. Por lo general, se considera una propiedad suave de cualquier material. Sin embargo, en realidad, los materiales dúctiles como el aluminio tienen un papel importante que desempeñar en todas las aplicaciones estructurales. El aluminio, que es uno de los materiales más utilizados en estructuras de gran altura y rascacielos, tiene una buena ductilidad. Sin embargo, su ductilidad varía según el tratamiento térmico que recibió y los materiales de aleación que se le agregaron.

A continuación, primero detallamos la importancia de la ductilidad en las aplicaciones estructurales y luego exploramos las ventajas y desventajas de la ductilidad del aluminio.

La importancia de la ductilidad en aplicaciones estructurales

La deformabilidad y la ductilidad son dos propiedades principales de un material que definen su resistencia lateral. Un material con buena ductilidad puede sufrir un gran alargamiento antes de colapsar.

Para comprender mejor la ductilidad, veamos un gráfico de tensión-deformación del material, que se muestra a continuación:

Aquí, el límite elástico representa el punto hasta el cual el material puede soportar una cierta carga antes de que comience a deformarse. Hasta este punto, el material puede volver a su forma original una vez que se retira la carga, al igual que el caucho.

Si aumentamos la carga más allá del límite elástico, el material mostrará una deformación plástica. Eso significa que el material tendrá una deformidad permanente, pero no se romperá hasta que la carga alcance el punto máximo de resistencia en la curva. Más allá de ese punto, el material se romperá antes de descomponerse por completo.

La fase entre el límite elástico y la resistencia última representa la ductilidad del material. La ductilidad de un material se mide en términos de relación de ductilidad o factor de ductilidad, como se muestra a continuación.

Idealmente, el valor debería estar entre cuatro y cinco.

En el caso de un material altamente dúctil, estos dos puntos están muy alejados entre sí y, por lo tanto, el material puede sufrir una gran deformación plástica antes de colapsar. Sin embargo, en el caso de un material frágil, es todo lo contrario.

Diferentes metales tienen diferente ductilidad. Los materiales como el oro y la plata se pueden estirar en alambres delgados, ya que son muy dúctiles. Por otro lado, el carburo de tungsteno y el hierro fundido son muy frágiles. Ahora, analicemos la ductilidad del aluminio.

Ventajas de la ductilidad del aluminio

El aluminio puro es de naturaleza dúctil. Sin embargo, el aluminio viene en diferentes grados. La adición de elementos extra y el tipo de tratamiento térmico afectan a su ductilidad.

La siguiente tabla enumera la ductilidad de algunas aleaciones de aluminio de uso común en comparación con algunas aleaciones de acero de uso común.

Claramente, todas las formas de aluminio tienen mejor ductilidad que el acero. Con tratamientos térmicos posteriores, el aluminio logra una mayor resistencia pero a costa de la ductilidad. Sin embargo, la ductilidad del aluminio ofrece una ventaja esencial en aplicaciones estructurales.

Ante cualquier sobrecarga inesperada, una estructura frágil (compuesta únicamente de acero) colapsará repentinamente, mientras que una estructura dúctil (acero + aluminio) sufre un colapso controlado. La adición de ductilidad a la estructura de hierro mediante vigas o cables de suspensión aumenta al máximo su potencial en su conjunto; así, en el momento de un terremoto, no colapsa repentinamente sino que cede de manera controlada. Esto puede salvar vidas, ya que les da a las personas en situaciones que amenazan sus vidas el tiempo suficiente para escapar. Esta es la razón por la cual los materiales dúctiles como el aluminio se utilizan como elemento estructural principal en áreas propensas a terremotos.

Desventajas de la ductilidad del aluminio

Dado que el aluminio es un material relativamente blando con un punto de fusión bajo, puede ser un poco difícil de mecanizar. Dependiendo de sus elementos de aleación, el aluminio puede fundirse debido al calor producido por la fricción entre la herramienta y la pieza de trabajo. Como resultado, pueden comenzar a acumularse virutas gomosas alrededor de la hoja y ofrecer resistencia a la herramienta con cada pasada. Cuando se acumulan suficientes materiales, la hoja puede agarrarse al aluminio y causar lesiones al maquinista. Las hojas de corte también pueden desgastarse rápidamente debido a la naturaleza blanda pero abrasiva del aluminio, y los costos asociados con la compra de nuevas herramientas pueden ser significativos.

Es importante seleccionar la herramienta de corte adecuada para el trabajo y seguir las mejores prácticas para producir cortes más rápidos con pérdidas mínimas de material. Sin un equipo de aserrado de grado industrial y las hojas adecuadas (madera con punta de carburo/no ferrosa), es imposible lograr un corte limpio con materiales dúctiles como el aluminio.

Asociarse con un proveedor de metal experimentado lo ayudará a obtener el corte de aluminio deseado con precisión sin tener que gastar dinero en nuevas herramientas o luchar con nuevas técnicas.

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